DE102020214226A1 - Method and device for diagnosing an injector leak - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Diagnose einer Injektorleckage. Bei der vorliegenden Erfindung wird dann, wenn sich die Brennkraftmaschine in einer Schubabschaltphase befindet und die Zündung noch nicht ausgeschaltet bzw. deaktiviert ist, eine Injektorleckagediagnose durchgeführt, bei welcher ein Laufunruhesignal der Brennkraftmaschine ausgewertet wird und bei welcher ein Zylinder der Brennkraftmaschine ermittelt wird, der eine Leckage aufweist.The invention relates to a method and a device for diagnosing an injector leak. In the present invention, when the internal combustion engine is in an overrun cut-off phase and the ignition is not yet switched off or deactivated, an injector leakage diagnosis is carried out, in which a rough running signal of the internal combustion engine is evaluated and in which a cylinder of the internal combustion engine is determined, the one has leakage.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Diagnose einer Injektorleckage.The invention relates to a method and a device for diagnosing an injector leak.

Es ist bereits bekannt, interne Leckagen an Direkteinspritzventilen unter Verwendung des Lambdawertes in Schubabschaltphasen einer jeweiligen Brennkraftmaschine zu detektieren. Nachteilig ist dabei, dass insbesondere bei gealterten Systemen schleichende, kleine, interne Leckagen bei einer Detektion über den Lambdawert in einer Schubabschaltphase oftmals nicht erkannt werden. Des Weiteren ist dabei nachteilig, dass die genannte Detektion keine zylinderselektive Auswertung erlaubt.It is already known to detect internal leaks in direct injection valves using the lambda value in overrun cut-off phases of a particular internal combustion engine. The disadvantage here is that, particularly in the case of aged systems, gradual, small, internal leaks are often not recognized when they are detected via the lambda value in an overrun cut-off phase. Furthermore, it is disadvantageous that said detection does not allow a cylinder-selective evaluation.

Moderne Brennkraftmaschinen zum Antrieb von Kraftfahrzeugen, sind mit Hochdruck-Kraftstoffeinspritzsystemen ausgestattet, mit denen der Kraftstoff mit einem Systemdruck >100 bar bis zu 350 bar direkt in die Brennräume eingespritzt wird. Dabei tritt das Problem auf, dass beim Abstellen der Brennkraftmaschine aufgrund des vorliegenden Systemdruckes im Kraftstoffverteilerrohr (rail), an dem die Einspritzventile angeschlossen sind, der Druck sich langsam (über mehrere Stunden) über eine Kleinstleckage (sogenannte Tip Leakage) am Einspritzventil in die Brennräume abbaut. Dies führt bei einem Neustart der Brennkraftmaschine nach einer längeren Abstellphase, beispielsweise nach 6 Stunden bis 36 Stunden zu erhöhten Abgasemissionen aufgrund des zusätzlich in den Brennräumen vorhandenen Kraftstoffes.Modern internal combustion engines for driving motor vehicles are equipped with high-pressure fuel injection systems, with which the fuel is injected directly into the combustion chambers at a system pressure of >100 bar up to 350 bar. The problem arises that when the internal combustion engine is switched off, due to the system pressure present in the fuel distribution pipe (rail) to which the injectors are connected, the pressure slowly (over several hours) increases via a tiny leak (so-called tip leakage) at the injector into the combustion chambers breaks down When the internal combustion engine is restarted after a longer shutdown phase, for example after 6 hours to 36 hours, this leads to increased exhaust gas emissions due to the additional fuel present in the combustion chambers.

Verschärfen wird sich dieses Problem, wenn für zukünftigeThis problem will be exacerbated if for future

Hochdruck-Kraftstoffeinspritzsysteme der Maximalwert für den Systemdruck nochmals signifikant erhöht werden sollte. Um die gestiegenen Anforderungen zur Einhaltungen der Abgasemissionen und der zulässigen Anzahl der Partikel für zukünftige Gesetzgebungen (beispielsweise EU7) zu erfüllen, sind Systemdruckanforderungen bis zu 500 bar denkbar. Gleichzeitig ist zu erwarten, dass für den Fall eines sehr hohen Maximalwertes für den Systemdruck der Drucksetpoint über dem Arbeitsbereich der Brennkraftmaschine eine deutlich höhere Variabilität (vergleichbar mit Dieselanwendungen) aufweisen wird. Dies ist notwendig, da zum einen weiterhin der derzeit gültige NEDC (New European Driving Cycle) als auch zukünftige, in Diskussion stehende Testzyklen wie RDC (Real Driving Cycle) oder WLTC (Worldwide harmonized Light Vehicles Test Cycle) zur Anwendung kommen werden. Der Real Driving Cycle (RDE) beinhaltet Arbeitspunkte der Brennkraftmaschine auch an der Volllast, wo zur Reduzierung der Partikelanzahl hohe Systemdrücke notwendig sind. Beim New European Driving Cycle (NEDC) werden dagegen weiterhin die Systemdrücke wie heute appliziert werden. Die Stopp-Start-Funktionalität ist mittlerweile in jedem Kraftfahrzeug zu finden und sie ist ebenfalls Bestandteil des Abgastestzyklus. Mit einer solchen Start-Stopp-Automatikfunktion kann die Brennkraftmaschine unabhängig von dem Eingriff eines Kraftfahrzeugführers automatisch abgeschaltet und -ohne den Zündschlüssel oder den Startknopf zu betätigen- auch wieder automatisch gestartet werden, beispielsweise durch Antippen des Gas- oder Kupplungspedals. Die Abschaltung der Brennkraftmaschine geschieht dabei insbesondere in längeren Leerlaufphasen, in denen die Antriebskraft der Brennkraftmaschine nicht benötigt wird. Auf diese Weise können beispielsweise im innerstädtischen Verkehr mit vielen Ampelstopps beachtliche Kraftstoffverbrauchseinsparungen erzielt werden.High-pressure fuel injection systems, the maximum value for the system pressure should be significantly increased again. In order to meet the increased requirements for compliance with exhaust emissions and the permissible number of particles for future legislation (e.g. EU7), system pressure requirements of up to 500 bar are conceivable. At the same time, it is to be expected that in the event of a very high maximum value for the system pressure, the pressure setpoint will exhibit significantly greater variability (comparable to diesel applications) over the operating range of the internal combustion engine. This is necessary because the currently valid NEDC (New European Driving Cycle) as well as future test cycles under discussion such as RDC (Real Driving Cycle) or WLTC (Worldwide harmonized Light Vehicles Test Cycle) will continue to be used. The Real Driving Cycle (RDE) also includes operating points of the internal combustion engine at full load, where high system pressures are necessary to reduce the number of particles. With the New European Driving Cycle (NEDC), on the other hand, the system pressures will continue to be applied as they are today. The stop-start functionality can now be found in every motor vehicle and is also part of the exhaust gas test cycle. With such a start-stop automatic function, the internal combustion engine can be switched off automatically independently of the intervention of a motor vehicle driver and also be started again automatically without pressing the ignition key or the start button, for example by tapping the gas or clutch pedal. The internal combustion engine is switched off in particular during longer idling phases in which the driving force of the internal combustion engine is not required. In this way, considerable fuel consumption savings can be achieved, for example, in inner-city traffic with many stops at traffic lights.

Speziell der Wiederstart beim Vorliegen einer Stopp-Start-Funktionalität wird zukünftig bei deutlich höherem Systemdruck stattfinden, um ebenfalls die Anzahl der Partikel zu reduzieren. Weiterhin wird auch die Hybrid-Funktionalität immer mehr an Bedeutung gewinnen, bei der das Fahrzeug gewisse Strecken je nach Hybridisierungsgrad vollelektrisch zurücklegen kann. Auch hier geschieht das Zuschalten des Verbrennungsmotors vollautomatisch ohne aktives Eingreifen des Kraftfahrzeugführers. Die Vorteile sind hier die gleichen, welche bereits bei der Stopp-Start-Funktionalität dargelegt wurden, nur dass die Zeitspannen zwischen dem Abstellen des Verbrennungsmotors und dem Wiederstart desselben deutlich länger ausfallen können, womit ein leckagefreies Kraftstoffhochdrucksystem an Bedeutung gewonnen hat. Aufgrund der harten zeitlichen Anforderungen für den Wiederstart wird der benötigte Systemdruck nicht durch Druckaufbau durch die Hochdruckpumpe, sondern durch den Systemdruck im Rail, der beim Brennkraftmaschinenstopp jeweils im Hochdrucksystem vorliegt, erfolgen.In particular, the restart when a stop-start functionality is present will take place at a significantly higher system pressure in the future in order to also reduce the number of particles. Furthermore, hybrid functionality will also become more and more important, with which the vehicle can cover certain distances fully electrically depending on the degree of hybridization. Here, too, the combustion engine is switched on fully automatically without the driver having to actively intervene. The advantages here are the same as those already presented for the stop-start functionality, except that the time between switching off the combustion engine and restarting it can be significantly longer, which means that a leak-free high-pressure fuel system has gained in importance. Due to the tough time requirements for the restart, the required system pressure is not created by pressure build-up by the high-pressure pump, but by the system pressure in the rail, which is present in the high-pressure system when the engine is stopped.

Diese Lösung ist hinsichtlich der Tip Leakage aber kritisch, da nicht unterschieden werden kann, ob nun ein Wiederstart nach einem Stopp-Start oder ein Neustart nach längerer Abstellzeit der Brennkraftmaschine erfolgt und sich entsprechend der vorhandene Raildruck durch eine Kleinstleckage an den Einspritzventilen in die Brennräume abbaut.However, this solution is critical with regard to tip leakage, since it is not possible to distinguish whether the engine is restarted after a stop-start or restarted after it has been switched off for a longer period of time and the existing rail pressure is reduced accordingly by a tiny leak at the injectors in the combustion chambers .

Tip Leakage kann vermieden werden, wenn der Druck im Rail beim Stopp der Brennkraftmaschine auf Umgebungsdruck reduziert wird. Dies ist jedoch nicht möglich, da heutige Systeme keine aktive Möglichkeit zum Druckabbau besitzen. Dies bedeutet, dass man versuchen wird, beim Stopp der Brennkraftmaschine den Druck so zu applizieren, dass ein e r sei t s noch die Möglichkeit besteht, den Wiederstart für die Stopp-Start-Funktionalität zu gewährleisten und andererseits, dass dann, wenn wenn das Fahrzeug abgestellt wird, der Druck im System nicht zu einer zu hohen Tip-Leakage führt. Jedoch ist dies alles nur ein Kompromiss. Vermeiden lässt sich Tip Leakage nicht. Verschärft wird dieser Zustand, wenn wie oben beschrieben, die Maximalwerte für die Systemdrücke und auch die Einspritzfreigabedrücke noch steigen. Unter Einspritzfreigabedruck ist der Druckwert zu verstehen, der für den ersten Einspritzvorgang gefordert wird.Tip leakage can be avoided if the pressure in the rail is reduced to ambient pressure when the internal combustion engine is stopped. However, this is not possible because today's systems do not have an active way of reducing the pressure. This means that an attempt will be made to apply the pressure when the internal combustion engine is stopped in such a way that on the one hand there is still the possibility of restarting the stop-start functionality and on the other hand when the vehicle is switched off will, the pressure in system does not lead to excessive tip leakage. However, this is all just a compromise. Tip leakage cannot be avoided. This condition is exacerbated when, as described above, the maximum values for the system pressures and also the injection release pressures increase. The injection release pressure is the pressure value that is required for the first injection event.

Sollte für zukünftige Benzineinspritzsysteme der Systemdruck, wie oben beschrieben, signifikant steigen, so wird für diesen Fall auch ein variabler Drucksetpoint notwendig sein. Ein variabler Drucksetpoint ist nur darstellbar, wenn auf der Hochdruckseite des Systems eine aktive Druckabbaumöglichkeit vorhanden ist, da das hochdruckseitige Kraftstoffeinspritzsystem bis auf die Kleinstleckage dicht ist.Should the system pressure increase significantly for future petrol injection systems, as described above, a variable pressure setpoint will also be necessary in this case. A variable pressure setpoint can only be represented if there is an active pressure reduction option on the high-pressure side of the system, since the high-pressure side fuel injection system is tight down to the smallest leak.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren bzw. eine verbesserte Vorrichtung anzugeben, die eine verbesserte Diagnose von Injektorleckagen ermöglichen.The invention is based on the object of specifying an improved method and an improved device which enable improved diagnosis of injector leaks.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is solved by the features of the independent patent claims. Advantageous embodiments are specified in the dependent claims.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung schaffen auf einfache Weise eine Voraussetzung dafür, dass ein Einbringen von Kraftstoff aufgrund einer Kleinstleckage (Tip Leakage) in den Brennraum bei längerem Stillstand der Brennkraftmaschine sicher verhindert werden kann.The method according to the invention and the device according to the invention create in a simple way a prerequisite for reliably preventing fuel being introduced into the combustion chamber as a result of a very small leak (tip leakage) when the internal combustion engine is at a standstill for a long period of time.

Die Erfindung ist insbesondere verwendbar bei einer Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einem Hochdruck-Kraftstoffeinspritzsystem, wobei die Brennkraftmaschine des Weiteren eine Stopp-Start-Automatikfunktion aufweist, mittels der die Brennkraftmaschine unabhängig von einem Eingriff des Kraftfahrzeugführers abgeschaltet und anschließend wieder gestartet werden kann, bei dem Kraftstoff mittels einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe zu einem Hochdruckspeicher gefördert wird, an dem mindestens ein Hochdruck-Kraftstoffinjektor angeschlossen ist zum Einspritzen von Kraftstoff in den mindestens einen Zylinder der Brennkraftmaschine und der Druck des Kraftstoffes hochdruckseitig mit Hilfe eines elektrisch betätigten Druckabbauventils einstellbar ist. Bei einem Stopp der Brennkraftmaschine wird das Druckabbauventil geöffnet, bis sich ein vorgegebener Wert für einen Einspritzfreigabedruck einstellt, der einen Wiederstart nach einer Stopp-Phase innerhalb eines Stopp-Start-Zyklus sicherstellt und anschließend wird das Druckabbauventil geschlossen. Es wird überprüft, ob innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne ein Wiederstart der Brennkraftmaschine erfolgt. Die Einspritzung des Kraftstoffes erfolgt mit dem Wert des Freigabedruckes, falls ein Wiederstart innerhalb der vorgegebenen Zeitspanne vorliegt. Andernfalls wird nach Ablauf der vorgegebenen Zeitspanne das Druckabbauventil geöffnet, bis sich der Druck des Kraftstoffes im Hochdruckspeicher auf einen Wert des Umgebungsdruckes des Kraftfahrzeugs abgebaut hat.The invention can be used in particular in a device for operating an internal combustion engine with a high-pressure fuel injection system, the internal combustion engine also having an automatic stop-start function, by means of which the internal combustion engine can be switched off and then restarted independently of an intervention by the motor vehicle driver the fuel is conveyed by means of a high-pressure fuel pump to a high-pressure accumulator to which at least one high-pressure fuel injector is connected for injecting fuel into the at least one cylinder of the internal combustion engine and the pressure of the fuel can be adjusted on the high-pressure side with the aid of an electrically actuated pressure reduction valve. When the internal combustion engine is stopped, the pressure relief valve is opened until a specified value for an injection release pressure is set, which ensures a restart after a stop phase within a stop-start cycle, and then the pressure relief valve is closed. A check is made as to whether the internal combustion engine is restarted within a specified period of time. The fuel is injected with the value of the release pressure if there is a restart within the specified time period. Otherwise, after the specified period of time has elapsed, the pressure reduction valve is opened until the pressure of the fuel in the high-pressure accumulator has reduced to a value of the ambient pressure of the motor vehicle.

Dadurch treten beim Wiederstart der Brennkraftmaschine keine erhöhten Emissionen auf.As a result, no increased emissions occur when the internal combustion engine is restarted.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung entspricht die vorgegebene Zeitspanne dem Steuergerätenachlauf, während dem sich eine die Brennkraftmaschine steuernde und oder regelnde Steuerungseinrichtung noch in Betrieb befindet, nachdem die Brennkraftmaschine abgeschaltet wurde. Mit anderen Worten wird die Ansteuerung des Druckabbauventils auf der Hochdruckseite des Hochdruck-Kraftstoffeinspritzsystems bei Brennkraftmaschinenstopp mit dem Ansteuersignal für den Steuergerätenachlauf gekoppelt. Dadurch wird gezielt das Druckabbauventil bei Beendigung des Steuergerätenachlaufs angesteuert, um den Systemdruck vom Einspritzfreigabedruckniveau auf Umgebungsdruck abzubauen.According to an advantageous embodiment, the predetermined period of time corresponds to the control device run-on, during which a control device controlling and/or regulating the internal combustion engine is still in operation after the internal combustion engine has been switched off. In other words, the actuation of the pressure reduction valve on the high-pressure side of the high-pressure fuel injection system when the internal combustion engine is stopped is coupled to the actuation signal for the control unit run-on. As a result, the pressure reduction valve is actuated in a targeted manner when the control unit run-on ends, in order to reduce the system pressure from the injection release pressure level to ambient pressure.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird nach Ablauf der vorgegebenen Zeitspanne und bei abgeschalteter, eine die Brennkraftmaschine steuernden und oder regelnden Steuerungseinrichtung diese kurzzeitig mittels eines wake-up-Signals aktiviert und mittels Signalen der Steuerungseinrichtung das Druckabbauventil geöffnet. Dadurch können ebenfalls ungewollte Kraftstoffeinträge in die Brennräume der Brennkraftmaschine aufgrund Leckage der Hochdruck-Kraftstoffinjektoren sicher detektiert werden.According to a further embodiment, after the specified period of time has elapsed and when a control device controlling and/or regulating the internal combustion engine is switched off, it is briefly activated by means of a wake-up signal and the pressure reduction valve is opened by means of signals from the control device. As a result, unwanted fuel entries into the combustion chambers of the internal combustion engine due to leakage from the high-pressure fuel injectors can also be reliably detected.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den Figuren der Ausführungsbeispiele. Es zeigen:

  • 1 in schematischer Darstellung eine Brennkraftmaschine mit einem Hochdruck-Kraftstoffeinspritzsystem und
  • 2 ein Ablaufdiagramm zur Diagnose eines Direkteinspritzventils bezüglich interner Leckage, welches in einem Hochdruck-Kraftstoffeinspritzsystem verwendet wird.
Further advantages and refinements of the invention result from the following description and the figures of the exemplary embodiments. Show it:
  • 1 in a schematic representation of an internal combustion engine with a high-pressure fuel injection system and
  • 2 Figure 12 is a flow chart for diagnosing a direct fuel injector for internal leakage used in a high pressure fuel injection system.

In der 1 ist in schematischer Weise ein Hochdruck- Kraftstoffeinspritzsystem HD_SYS einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine zur Einspritzung von Kraftstoff in die Brennräume der Zylinder der Brennkraftmaschine dargestellt.In the 1 a high-pressure fuel injection system HD_SYS of a spark-ignited internal combustion engine for injecting fuel into the combustion chambers of the cylinders of the internal combustion engine is shown in a schematic manner.

Das Hochdruck-Kraftstoffeinspritzsystem HD_SYS weist eine Kraftstoffvorförderpumpe 10 (Tankpumpe) auf, bei der es sich bevorzugt um eine elektrisch betriebene Pumpe handelt und die in einem Kraftstoffvorratsbehälter 15 angeordnet ist. Der Ausgang der Kraftstoffvorförderpumpe 10 ist über eine Niederdruckzuleitung 20 und ein darin angeordnetes Kraftstofffilter 25 mit einer Kraftstoff-Hochdruckpumpeneinheit 30 verbunden. Diese weist eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe 35 auf, der ein Kraftstoffdämpfer 40 und ein elektrisch betätigbares Volumenstromregelventil 45 vorgeschaltet sind. Das Volumenstromregelventil 45 ist in diesem Beispiel als digitales Einlassventil ausgeführt.The high-pressure fuel injection system HD_SYS has a fuel feed pump 10 (tank pump), which is preferably an electrically operated pump and is arranged in a fuel tank 15 . The output of the fuel feed pump 10 is connected to a high-pressure fuel pump unit 30 via a low-pressure feed line 20 and a fuel filter 25 arranged therein. This has a high-pressure fuel pump 35, which is preceded by a fuel damper 40 and an electrically actuable volume flow control valve 45. The volume flow control valve 45 is designed as a digital inlet valve in this example.

Die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 35 führt den unter hohem Druck stehenden Kraftstoff über ein Auslassventil 50 und eine Hochdruckleitung 55 einem Hochdruckspeicher 60 (common rail, fuel rail) zu. Das Auslassventil 50 kann als federbelastetes Rückschlagventil oder als elektrisch betätigbares Ventil (digitales Auslassventil) ausgeführt sein. Zum Ermitteln des Kraftstoffdruckes ist am Hochdruckspeicher 60 ein Drucksensor 65 vorgesehen.The high-pressure fuel pump 35 supplies the fuel, which is under high pressure, via an outlet valve 50 and a high-pressure line 55 to a high-pressure reservoir 60 (common rail, fuel rail). The outlet valve 50 can be designed as a spring-loaded check valve or as an electrically actuated valve (digital outlet valve). A pressure sensor 65 is provided on the high-pressure accumulator 60 to determine the fuel pressure.

An den Hochdruckspeicher 60 sind entsprechend der Zylinderzahl der Brennkraftmaschine Hochdruck-Kraftstoffinjektoren 70 angeschlossen. In dem Ausführungsbeispiel nach 1 weist die Brennkraftmaschine 4 Zylinder und damit 4 Hochdruck-Kraftstoffinjektoren 70 auf. Die Erfindung ist aber auch bei Brennkraftmaschinen mit beliebiger Zylinderzahl anwendbar.High-pressure fuel injectors 70 are connected to the high-pressure accumulator 60 in accordance with the number of cylinders in the internal combustion engine. In the embodiment after 1 the internal combustion engine has 4 cylinders and thus 4 high-pressure fuel injectors 70 . However, the invention can also be used in internal combustion engines with any number of cylinders.

Zum gezielten Abbau des Druckes im Hochdruck-Kraftstoff-Einspritzsystem HD_SYS, sei es durch vorteilhafte, hochdynamische Druckänderungen im Zuge von zukünftigen Abgasemissionstests, wie beispielsweise dem Fahrzyklus RDC (Real Driving Cycle), oder aus Sicherheitsgründen nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine ist in dem Hochdruck-Kraftstoffeinspritzsystem HD_SYS ein Aktuator für den aktiven Druckabbau in Form eines Druckabbauventils PDV (Pressure Decay Valve) vorgesehen. Der Ausdruck „aktiv“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass das Druckabbauventil PDV im Gegensatz zu federbelasteten Überdruckventilen, die bei Erreichen eines vorgegebenen Druckwertes automatisch öffnen, über elektrische Signale geöffnet und geschlossen werden kann. Das Druckabbauventil PDV ist in diesem Ausführungsbeispiel an den Hochdruckspeicher 60 angeschlossen. Wird das Druckabbauventil PDV geöffnet, so fließt Kraftstoff über eine Rückführleitung 80 an einer Stelle stromabwärts des Kraftstofffilters 25 in die Niederdruckzuleitung 20 zurück. In vorteilhafter Weise ist dieses aktive Druckabbauventil als digitales ON/OFF - Ventil ausgeführt. Das aktive Druckabbauventil kann aber auch als Proportionalventil (Pressure Control Valve, PCV) ausgeführt sein.For the targeted reduction of the pressure in the high-pressure fuel injection system HD_SYS, be it through advantageous, highly dynamic pressure changes in the course of future exhaust emission tests, such as the driving cycle RDC (Real Driving Cycle), or for safety reasons after switching off the internal combustion engine, the high-pressure Fuel injection system HD_SYS provided an actuator for the active pressure reduction in the form of a pressure reduction valve PDV (Pressure Decay Valve). In this context, the expression "active" means that the PDV pressure relief valve can be opened and closed via electrical signals, in contrast to spring-loaded pressure relief valves, which open automatically when a specified pressure value is reached. In this exemplary embodiment, the pressure reduction valve PDV is connected to the high-pressure accumulator 60 . When the pressure reduction valve PDV is opened, fuel flows back into the low-pressure feed line 20 via a return line 80 at a point downstream of the fuel filter 25 . This active pressure reduction valve is advantageously designed as a digital ON/OFF valve. The active pressure reduction valve can also be designed as a proportional valve (Pressure Control Valve, PCV).

Mit dem Bezugszeichen 90 ist eine zur Zündung des in den Brennräumen der Brennkraftmaschine vorliegenden Luft-Kraftstoffgemisches dienende elektronische Zündeinrichtung gekennzeichnet.An electronic ignition device used for igniting the air-fuel mixture present in the combustion chambers of the internal combustion engine is identified by reference number 90 .

Zur Steuerung und Regelung der Brennkraftmaschine ist eine Steuerungseinrichtung 100 vorgesehen, die auch als Vorrichtung zum Betreiben der Brennkraftmaschine oder einfach als Motorsteuergerät bezeichnet werden kann. Ihr sind Sensoren zugeordnet, die verschiedene Messgrößen erfassen und die Messwerte der Messgröße ermitteln. Betriebsgrößen umfassen neben den Messgrößen auch von diesen Messgrößen abgeleitete Größen. Die Steuerungseinrichtung 100 steuert abhängig von mindestens einer der Betriebsgrößen mittels Stellsignale die Stellglieder, die der Brennkraftmaschine zugeordnet sind, und denen jeweils entsprechende Stellantriebe zugeordnet sind.To control and regulate the internal combustion engine, a control device 100 is provided, which can also be referred to as a device for operating the internal combustion engine or simply as an engine control unit. Sensors are assigned to it, which record various measured variables and determine the measured values of the measured variable. In addition to the measured variables, operating variables also include variables derived from these measured variables. Depending on at least one of the operating variables, control device 100 controls the actuators, which are assigned to the internal combustion engine and to which corresponding actuator drives are assigned, by means of actuating signals, depending on at least one of the operating variables.

Als relevanter Sensor ist im Zusammenhang mit der Erfindung insbesondere ein Drehzahlsensor 95 zu nennen. Signale von weiteren Sensoren, die zur Steuerung und/oder Regelung der Brennkraftmaschine und/oder deren Nebenaggregate nötig, aber für das Verständnis der Erfindung nicht notwendig sind, sind in der 1 allgemein mit dem Bezugszeichen ES gekennzeichnet.A speed sensor 95 in particular should be mentioned as a relevant sensor in connection with the invention. Signals from other sensors that are necessary for controlling and/or regulating the internal combustion engine and/or its ancillary units, but are not necessary for understanding the invention, are shown in FIG 1 generally denoted by the reference ES.

Die Stellglieder sind beispielsweise das Volumenstromregelventil 45, das Druckabbauventil PDV, die Kraftstoffvorförderpumpe 10 und die Hochdruck-Kraftstoffinjektoren 70. Weitere Signale für Stellglieder, die zum Betrieb der Brennkraftmaschine und/oder deren Nebenaggregate nötig, aber für das Verständnis der Erfindung nicht notwendig sind, sind in der 1 allgemein mit dem Bezugszeichen AS gekennzeichnet.The actuators are, for example, the volume flow control valve 45, the pressure reduction valve PDV, the fuel pre-supply pump 10 and the high-pressure fuel injectors 70. Other signals for actuators that are necessary for operating the internal combustion engine and/or its ancillaries but are not necessary for understanding the invention are in the 1 generally identified by the reference character AS.

Die Steuerungseinrichtung 100 umfasst bevorzugt eine Recheneinheit (Prozessor) 104, die mit einem Programmspeicher 105 und einem Wertespeicher (Datenspeicher) 106 gekoppelt ist. Die Recheneinheit 104, der Programmspeicher 105 und der Wertespeicher 106 können jeweils ein oder mehrere mikroelektronische Bauelemente umfassen. Alternativ können diese Komponenten teilweise oder vollständig in einem einzigen mikroelektronischen Bauteil integriert sein. In dem Programmspeicher 105 und dem Wertespeicher 106 sind Programme bzw. Werte abgespeichert, die für den Betrieb der Brennkraftmaschine nötig sind. Unter anderem sind mehrere kennfeldbasierte Steuerungsfunktionen softwaremäßig implementiert, insbesondere ein Verfahren zur Schubabschaltung FKT_SA, ein Verfahren zum Ermitteln der Laufunruhe FKT_LU der Brennkraftmaschine und ein Verfahren zur Diagnose der Hochdruck-Kraftstoffinjektoren 70, deren Bedeutung im Zusammenhang mit der Beschreibung der 2 noch näher erläutert werden.The control device 100 preferably includes a computing unit (processor) 104 which is coupled to a program memory 105 and a value memory (data memory) 106 . The computing unit 104, the program memory 105 and the value memory 106 can each include one or more microelectronic components. Alternatively, these components can be partially or fully integrated into a single microelectronic device. In the program memory 105 and the value memory 106 programs or values are stored, which are necessary for the operation of the internal combustion engine. Among other things, several map-based control functions are implemented in software, in particular a method for fuel cut-off FKT_SA, a method for determining the rough running FKT_LU of the internal combustion engine and a method for diagnosing the high-pressure fuel injectors 70, their Meaning related to the description of 2 be explained in more detail.

Die 2 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Diagnose eines Direkteinspritzventils bezüglich interner Leckage, welches beispielsweise in einem Hochdruck-Kraftstoffeinspritzsystem, wie es anhand der 1 erläutert wurde, verwendet werden kann.the 2 shows a flowchart for diagnosing a direct injector with regard to internal leakage, which for example in a high-pressure fuel injection system, as is based on the 1 explained can be used.

Gemäß diesem Ablaufdiagramm erfolgt in einem Schritt S1 eine Abfrage, ob sich die Brennkraftmaschine in einer Schubabschaltphase befindet oder nicht.According to this flow chart, a query is made in a step S1 as to whether or not the internal combustion engine is in an overrun cutoff phase.

Befindet sich die Brennkraftmaschine nicht in einer Schubabschaltphase, dann wird zum Schritt S1 zurückgesprungen und die Abfrage wiederholtIf the internal combustion engine is not in an overrun cut-off phase, the system jumps back to step S1 and repeats the query

Befindet sich die Brennkraftmaschine hingegen in einer Schubabschaltphase, dann wird zu einem Schritt S2 übergegangen, in welchem eine Abfrage erfolgt, ob die Zündung noch aktiv ist oder nicht. Unter aktiver Zündung wird dabei verstanden, dass die Zündkerzen der Brennkraftmaschine noch angesteuert werden.If, on the other hand, the internal combustion engine is in an overrun cut-off phase, then there is a transition to step S2, in which a query is made as to whether the ignition is still active or not. Active ignition is understood to mean that the spark plugs of the internal combustion engine are still activated.

Wird bei dieser Abfrage erkannt, dass die Zündung noch aktiv ist, dann erfolgt ein Übergang zu einem Schritt S4.If this query detects that the ignition is still active, then there is a transition to a step S4.

In diesem Schritt S4 wird die Laufunruhe der Brennkraftmaschine im Hinblick auf das Vorliegen einer Injektorleckage ausgewertet. Dabei wird zunächst ein Signal ermittelt, welches die Laufunruhe der Brennkraftmaschine beschreibt. Dieses Signal wird von einem Kurbelwellenwinkelsignal abgeleitet, welches beim Nichtvorliegen einer Laufunruhe einen regelmäßigen Verlauf hat, beim Vorliegen einer Laufunruhe hingegen Unregelmäßigkeiten aufweist, die in charakteristischen Kurbenwellenwinkelbereichen auftreten. Diese Unregelmäßigkeiten beruhen darauf, dass einer oder mehrere Injektoren der Brennkraftmaschine eine Leckage aufweisen und dass die Größe der Leckage und damit die Leckagemenge in einem Bereich liegt, in welchem die Leckagemenge zusammen mit der Schubluft ein zündfähiges Gemisch ergibt. Ist dies der Fall, dann treten im Kurbelwellenwinkelsignal Peaks auf, die aufgrund ihrer Position im Kurbelwellenwinkelsignal einem bestimmten Injektor der Brennkraftmaschine zugeordnet werden können. Treten die genannten Peaks an unterschiedlichen charakteristischen Positionen des Kurbelwellensignals auf, dann deutet dies darauf hin, dass mehrere Injektoren der Brennkraftmaschine eine Leckage aufweisen.In this step S4, the uneven running of the internal combustion engine is evaluated with regard to the presence of an injector leak. In this case, a signal is first determined which describes the uneven running of the internal combustion engine. This signal is derived from a crankshaft angle signal which, when there is no uneven running, has a regular profile, but when there is uneven running it has irregularities which occur in characteristic crankshaft angle ranges. These irregularities are based on the fact that one or more injectors of the internal combustion engine have a leak and that the size of the leak and thus the amount of leakage is in a range in which the amount of leakage together with the overrun air results in an ignitable mixture. If this is the case, then peaks occur in the crankshaft angle signal which, based on their position in the crankshaft angle signal, can be assigned to a specific injector of the internal combustion engine. If the mentioned peaks occur at different characteristic positions of the crankshaft signal, then this indicates that several injectors of the internal combustion engine are leaking.

Danach wird zu einem Schritt S5 übergegangen, in welchem anhand der Positionen der genannten Peaks im Kurbelwellenwinkelsignal ermittelt wird, welcher bzw. welche der Injektoren der Brennkraftmaschine eine Leckage aufweist bzw. aufweisen.Thereafter, a transition is made to a step S5, in which it is determined on the basis of the positions of the named peaks in the crankshaft angle signal which of the injectors of the internal combustion engine has or have a leak.

Anschließend erfolgt in einem Schritt S6 ein Eintrag in einen Fehlerspeicher, dass der bzw. die ermittelten Injektoren eine Leckage aufweist bzw. aufweisen. Diese Information kann von einem Kundendienstmonteur aus dem Fehlerspeicher ausgelesen werden und zum Ersatz des eine Leckage aufweisenden Injektors verwendet werden.Then, in a step S6, an entry is made in a fault memory that the injector(s) determined has or have a leak. This information can be read from the fault memory by a service technician and used to replace the leaking injector.

Wird im Schritt S2 hingegen erkannt, dass die Zündung nicht mehr aktiv ist, d.h. dass die Zündkerzen nicht mehr angesteuert werden, dann wird zu einem Schritt S3 übergegangen, in welchem in herkömmlicher Weise die Ermittlung eines Laufunruhesignals und eine Adaption der Kraftstoffeinspritzmenge unter Verwendung des ermittelten Laufunruhesignals durchgeführt wird.If, on the other hand, it is detected in step S2 that the ignition is no longer active, i.e. that the spark plugs are no longer activated, then the system moves to step S3, in which a rough-running signal is determined in a conventional manner and the fuel injection quantity is adapted using the determined Irregular running signal is carried out.

Folglich wird bei der vorliegenden Erfindung dann, wenn sich die Brennkraftmaschine in einer Schubabschaltphase befindet und die Zündung noch nicht ausgeschaltet bzw. deaktiviert ist, eine Injektorleckagediagnose durchgeführt, bei welcher ein Laufunruhesignal der Brennkraftmaschine ausgewertet wird und bei welcher ein Zylinder der Brennkraftmaschine individuell ermittelt wird, der eine Leckage aufweist.Consequently, with the present invention, when the internal combustion engine is in an overrun cut-off phase and the ignition has not yet been switched off or deactivated, an injector leakage diagnosis is carried out, in which an uneven-running signal from the internal combustion engine is evaluated and in which a cylinder of the internal combustion engine is determined individually, that has a leak.

Befindet sich hingegen die Brennkraftmaschine in einer Schubabschaltphase bei bereits ausgeschalteter bzw. deaktivierter Zündung, dann wird eine Adaption der Benzineinspritzmenge unter Verwendung eines ermittelten Laufunruhesignals durchgeführt.If, on the other hand, the internal combustion engine is in an overrun cut-off phase with the ignition already switched off or deactivated, then the fuel injection quantity is adapted using a determined rough-running signal.

Die vorstehend beschriebene Erfindung dient nach alledem der Verbesserung der Diagnostizierbarkeit eines Direkteinspritzventils, wenn sich kleine, interne Leckagemengen eingestellt haben, wobei diese Diagnostizierbarkeit durch eine Verwendung rein funktionaler bzw. applikativer Maßnahmen erreicht wird.After all, the invention described above serves to improve the diagnosability of a direct injection valve when small, internal leakage quantities have set in, with this diagnosability being achieved by using purely functional or application-related measures.

Durch die Erfindung wird verhindert, dass bedingt durch interne Leckagen an einem Direkteinspritzventil ein negativer Einfluss auf den Motorbetrieb auftritt, inbesondere im Hinblick auf die Abgaswerte des Motors, das Startverhalten des Motors, die Laufruhe des Motors, usw. Des Weiteren wird verhindert, dass es bei langanhaltendem Halbmotorbetrieb (Zylinderabschaltung) zu einem Kraftstoffschlag in den deaktivierten Zylindern durch sich im Brennraum ansammelnden Kraftstoff kommt. Dies könnte im schlimmsten Fall dazu führen, dass der Motor blockiert und beschädigt wird.The invention prevents a negative impact on engine operation due to internal leaks in a direct injection valve, in particular with regard to the exhaust gas values of the engine, the starting behavior of the engine, the smooth running of the engine, etc. Furthermore, it is prevented that it with prolonged half-engine operation (cylinder deactivation) there is a fuel hammer in the deactivated cylinders due to fuel accumulating in the combustion chamber. In the worst case, this could lead to the motor being blocked and damaged.

Claims (5)

Verfahren zur Diagnose einer Injektorleckage, welches die folgenden Schritte aufweist: - Prüfen, ob eine Schubabschaltphase einer Brennkraftmaschine vorliegt, - Prüfung, ob die Zündung der Brennkraftmaschine noch aktiv ist, - beim Vorliegen einer Schubabschaltphase und noch aktiver Zündung Ermittlung eines eine Laufunruhe der Brennkraftmaschine beschreibenden Signals und - Ermittlung eines eine Leckage aufweisenden Injektors anhand des die Laufunruhe beschreibenden Signals.A method for diagnosing an injector leak, comprising the steps of: - Check whether an overrun cut-off phase of an internal combustion engine is present, - checking whether the ignition of the internal combustion engine is still active, - If an overrun cut-off phase is present and the ignition is still active, determination of a signal describing uneven running of the internal combustion engine and - Determination of an injector having a leak using the signal describing the uneven running. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das die Laufunruhe beschreibende Signal ein Kurbelwellenwinkelsignal ist.procedure after claim 1 , in which the signal describing the uneven running is a crankshaft angle signal. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem anhand von im Kurbelwellenwinkelsignal auftretenden Peaks erkannt wird, ob eine Leckage eines Injektors vorliegt.procedure after claim 2 , in which it is recognized on the basis of peaks occurring in the crankshaft angle signal whether there is a leak in an injector. Verfahren nach Anspruch 3, bei welchem anhand der Positionen der im Kurbelwellenwinkelsignal auftretenden Peaks erkannt wird, welcher Injektor eine Leckage aufweist.procedure after claim 3 , in which the positions of the peaks occurring in the crankshaft angle signal are used to identify which injector has a leak. Vorrichtung zur Diagnose einer Injektorleckage, welche eine Steuerungseinrichtung (100) aufweist, die zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.Device for diagnosing an injector leak, which has a control device (100) which is designed to carry out a method according to one of the preceding claims.
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